肽键的结构式究竟藏着哪些分子密码？
作为蛋白质分子中氨基酸残基之间的核心连接键，肽键的结构看似简单，却决定着蛋白质复杂空间构象的基础。要理它的秘密，首先得从它的形成说起：当两个氨基酸分子相遇时，前一个氨基酸的羧基-COOH会失去一个羟基-OH，后一个氨基酸的氨基-NH₂会失去一个氢原子-H，两者结合成一分子水脱离，剩下的部分便通过共价键连接——这个连接键就是肽键。肽键的结构式可简洁表示为-CO-NH-，但它的细节远非符号那么简单。其中，来自羧基的碳原子与来自氨基的氮原子形成了关键的共价键，而碳原子上还连有一个双键氧原子，氮原子则连有一个氢原子。更特别的是，这个C-N键并非普通的单键：由于氧原子的电负性较高，它会吸引相邻碳原子的电子云，使得C-N键带上部分双键的性质——这意味着这个键的旋转受到限制，法像单键那样自由转动。
这种部分双键的特性直接导致了肽键的平面性：肽键中的碳原子、氮原子，以及它们各自连接的氧原子、氢原子，还有相邻的两个α-碳原子即每个氨基酸分子中与羧基、氨基相连的中心碳原子，总共六个原子会处于同一个平面上，被称为“肽键平面”。这个平面结构是蛋白质二级结构如α-螺旋、β-折叠形成的关键前提——正是因为肽键法自由旋转，氨基酸残基才能按照特定规律排列成稳定的螺旋或折叠形态。
简单来说，肽键的结构式虽然只是一串短链符号，却蕴含着蛋白质结构的底层逻辑：它的形成让氨基酸得以串联成肽链，它的平面性和限制性旋转则为蛋白质的复杂构象奠定了基础。从单个肽键的-CO-NH-到整个蛋白质的三维结构，这个小小的连接键，正是生命大分子构建的起点。